DE1181921B - Process for treating melts made from alloys with a high copper content - Google Patents

Process for treating melts made from alloys with a high copper content

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DE1181921B
DE1181921B DEV23679A DEV0023679A DE1181921B DE 1181921 B DE1181921 B DE 1181921B DE V23679 A DEV23679 A DE V23679A DE V0023679 A DEV0023679 A DE V0023679A DE 1181921 B DE1181921 B DE 1181921B
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Germany
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silicon
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copper
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Dr-Ing Paul Klare
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Ver Deutsche Metallwerke AG
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Ver Deutsche Metallwerke AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

Verfahren zum Behandeln von Schmelzen aus hochkupferhaltigen Legierungen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, gemäß dem hochkupferhaltige Metallschmelzen so behandelt werden, daß sie einen besseren Guß liefern. Das Verfahren besteht in einer Desoxydation. Dabei handelt es sich nicht um die Anwendung der bekannten Maßnahmen zum direkten Entzug des Sauerstoffes aus der Kupferschmelze, sondern um eine Reinigung von geschmolzenen Kupferlegierungen, die leicht oxydierbare Elemente, wie Silicium oder Chrom, oder auch diese beiden Stoffe gleichzeitig aufweisen.Process for treating melts made from alloys with a high copper content The invention relates to a method according to which high-copper metal melts treated so that they give a better cast. The procedure consists in a deoxidation. This is not about the application of the known measures for the direct removal of oxygen from the copper melt, but for cleaning of molten copper alloys, the easily oxidizable elements, such as silicon or chromium, or have these two substances at the same time.

Um hochkupferhaltigen Legierungen eine möglichst hohe Festigkeit und Streckgrenze zu verleihen, werden dem geschmolzenen Kupfer bekanntlich Nickel in Mengen von ungefähr 0,5 bis 2,1 % und Silicium in Beträgen von 0,15 bis 0,7% einlegiert. Es können gegebenenfalls auch noch andere Metalle als Legierungsbestandteile vorhanden sein. In der Schmelze gehen die vorerwähnten Zusätze in Lösung. Nach der sparlosen Verarbeitung des Gußblockes durch Verpressen oder Ziehen und anschließendem Anlassen scheiden sich Nickel und Silicium an den Korngrenzen aus und erhöhen dadurch die vorgenannten Eigenschaften. Vielfach ist es aber auch noch erwünscht, den Legierungen ein hohes Verformungsvermögen sowohl bei tiefen als auch bei höheren Temperaturen zu verleihen. Insbesondere liegt für eine Anzahl Verwendungszwecke der Kupferlegierungen die Einschnürung, entsprechend der hohen Festigkeit, zu niedrig. Für den Fall, daß weiterhin sich eine schlagartige Beanspruchung zu den bereits erwähnten hinzugesellt, ist die Kerbschlagzähigkeit bei Raumtemperatur nicht ausreichend. Außerdem zeigt der Werkstoff bei Schlagbeanspruchung ein sprödes Verhalten. -.To high-copper alloys the highest possible strength and To impart yield strength, the molten copper is known to be nickel in Amounts from about 0.5 to 2.1% and silicon in amounts from 0.15 to 0.7%. If necessary, other metals can also be present as alloy components be. The additives mentioned above go into solution in the melt. After the spareless Processing of the ingot by pressing or drawing and subsequent tempering nickel and silicon precipitate at the grain boundaries and thereby increase the aforementioned properties. In many cases, however, it is also desirable to use the alloys high deformability at both low and high temperatures to rent. In particular, copper alloys have a number of uses the constriction, corresponding to the high strength, is too low. In case that a sudden load is added to the already mentioned ones, the notched impact strength at room temperature is insufficient. Also shows the material exhibits brittle behavior when exposed to impact. -.

Um die vorgenannten Mängel zu beheben und damit auch die Dehnung des Werkstoffes heraufzusetzen, ist bereits vorgeschlagen worden, Chrom in Mengen von etwa 0,1 bis 111/o einzulegieren. Derartige Kupferlegierungen oder auch solche; die nur Silicium und Chrom aufweisen, öder binäre Legierungen mit Chrom in den vorerwähnten Mengen zeigen nun aber im Gußstück, insbesondere am äußeren Rand desselben oder des Gußblockes, also da, wo die Erstarrung zuerst beginnt und schnell abläuft, häufig Ungänzen. Diese Fehlstellen rühren von Einschlüssen her, die beispielsweise aus den Oxyden der Legierungselemente Silicium und Chrom -.gebildet sein können. Sie entstehen beim Schmelzen und Vergießen des Metalls und gelangen in das Gußstück, wo. sie sich zum Teil im erstarrenden Metall; vornehmlich in den Randschichten des Gußstückes ausscheiden. Die Erstarrung läuft dabei insbesondere an den Korngrenzen sehr schnell ab. Die Oxyde führen daselbst zur Trennung im Gefüge und mindern die Wertigkeit des Gußstückes -oder machen den Guß sogar unbrauchbar. Das Ausscheiden derartiger oxydischer Chromverbindungen an den Korngrenzen läßt sich beispielsweise an Scheiben aus Rundbarren erkennen, die nach vollständigem Durchbrechen eine an den Korngrenzen interlerriatallin entlang verlaufende Bruchfläche von holzfaserartig aussehendem Bruchgefüge zeigen.In order to remedy the aforementioned deficiencies and thus also the stretching of the Increasing the material has already been proposed to use chromium in amounts of about 0.1 to 111 / o to be alloyed. Such copper alloys or also such; which only have silicon and chromium, or binary alloys with chromium in the aforementioned However, quantities now show in the casting, in particular at the outer edge of the same or of the ingot, i.e. where the solidification first begins and takes place quickly, often Discontinuities. These imperfections result from inclusions, for example from the oxides of the alloying elements silicon and chromium can be formed. she arise when the metal is melted and poured and get into the casting, Where. they are partly in the solidifying metal; mainly in the outer layers of the Separate the casting. The solidification occurs particularly at the grain boundaries off very quickly. The oxides lead to separation in the structure and reduce it Validity of the casting - or even make the casting unusable. The retirement Such oxidic chromium compounds at the grain boundaries can be, for example can be recognized by discs made of round bars, which after they have broken through completely a The fracture surface of wood fiber-like running interlerriatally along the grain boundaries looking fracture.

Bei den siliciumhaltigen Legierungen wirkt dieser Legierungsbestandteil bekanntlich als Desoxydationsmittel. Um den Sauerstoff der hochkupferhaltigen Schmelzen, die Chrom als Komponente aufweisen; zu reduzieren, werden bekanntlich Phosphor, Lithium, Bor und andere derartig wirksame Stoffe einlegiert. Sie bilden Oxyde, mit dem Sauerstoff der Schmelze und schwimmen, gemischt mit der Metallschmelze, auf denn flüssigen ,Metallspiegel, als geschlossene, pelzige Oxydschicht, die sich nach ihrem Entfernen neu bildet und daher ein stetiges Nachgießen erschwert, wodurch die Lunkerbildung in den Gußstücken begünstigt wird. ,.This alloy component is effective in the silicon-containing alloys known as a deoxidizer. To get the oxygen of the high copper smelting, which have chromium as a component; is known to reduce phosphorus, Lithium, boron and other such effective substances are alloyed. They form oxides, with the oxygen in the melt and float, mixed with the metal melt because liquid, metal mirror, as a closed, furry oxide layer, which is after their removal forms anew and therefore makes a constant refilling difficult, whereby the formation of cavities in the castings is favored. ,.

Die Ausbildung derartiger störender Oxydeinschlüsse im Guß von Schmelzen aus hochkupferhaltigen Legierungen, die nach der Desoxydation mit den üblichen Mitteln, wie Phosphor, Silicium, Mangan, Aluminium, Magnesium, Bor oder Lithium, und nach dem Zulegieren der Elemente Silicium und/oder Chrom gegebenenfalls auch noch andere Legierungselemente aufweisen, wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß unmittelbar vor dem Vergießen der Schmelze Aluminium oder Magnesium in Mengen von etwa 0,01 bis 0,05% zugesetzt wird. Dies reicht aus, um den Gießstrahl, insbesondere das in ihm enthaltene Chrom, weitgehend vor Oxydation zu schützen und sich bildende Chromoxyde zu reduzieren (aluminothermische Reaktion bei Zusatz von Aluminium). Durch die Vermeidung der Bildung von Chromoxyden finden auch keine Ausscheidungen an den Korngrenzen statt. Der Bruch des Gußstückes ist daher zäh, er erfolgt nicht entlang der Korngrenzen, und es kann kein Holzfaserbruch auftreten. Der Bruch erfolgt vielmehr transkristallin durch die Gefügekörner.The formation of such disruptive oxide inclusions in the casting of melts made of alloys with a high copper content, which after deoxidation with the usual means, like phosphorus, silicon, manganese, aluminum, magnesium, boron or lithium, and after the addition of the elements silicon and / or chromium, possibly also others Have alloying elements, is avoided according to the invention that directly before casting the melt, aluminum or magnesium in amounts of about 0.01 until 0.05% is added. This is enough to keep the pouring stream, especially the one in Chromium contained in it, largely from oxidation to protect and yourself to reduce chromium oxides that form (aluminothermic reaction when aluminum is added). By avoiding the formation of chromium oxides, there are also no precipitates take place at the grain boundaries. The breakage of the casting is therefore tough, it does not occur along the grain boundaries and no wood fiber breakage can occur. The break occurs rather, transcrystalline through the grains of the structure.

Ohne die erfindungsgemäße Behandlung mit Aluminium oder Magnesium erweist sich das Gußstück als sehr kurzbrüchig und holzfaserig. Die Zähigkeit der hochkupferhaltigen Gußstücke ist wesentlich geringer als nach einer Desoxydation mit diesen Metallen. Bei der erfindungsgemäßen Desoxydation des Gießstrahles können durchaus die gleichen Elemente in den gleichen Mengen Verwendung finden, wie sie bereits zur Desoxydation der Schmelze eingesetzt worden sind, sofern es sich bei den Desoxydationsmitteln um Aluminium und Magnesium handelt. Für den erfindungsgemäßen Zweck kommt jedenfalls nur Aluminium oder Magnesium in Frage, das im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens unmittelbar vor dem Vergießen der Schmelze zugesetzt werden muß. Dies ist eine wesentliche Vorschrift. Würden die Mittel zur Desoxydation des Gießstrahles schon früher in die Schmelze eingebracht, so bestände die Gefahr, daß sie während der Behandlung der Schmelze verbraucht würden. Das gesamte Verfahren würde hierdurch unkontrollierbar, was auch der Fall ist, wenn beispielsweise schon während der Schmelzbehandlung größere Mengen an Desoxydationsmitteln für den Gießstrahl beigegeben würden. Die Vordesoxydation ist eine gute Unterstützung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Mittel zur Vordesoxydation, wie Silicium; Phosphor, Bor; Lithium und andere derartig wirksame Stoffe, werden in die Schmelze eingerührt oder in anderer 4n sich bekannter Weise eingebracht.Without the treatment according to the invention with aluminum or magnesium the casting turns out to be very short-brittle and wood-fibrous. The tenacity of the castings with a high copper content are significantly lower than after deoxidation with these metals. In the deoxidation of the pouring stream according to the invention can quite the same elements are used in the same quantities as they have already been used to deoxidize the melt, provided that the deoxidizing agents are aluminum and magnesium. For the invention Purpose is in any case only aluminum or magnesium, which is part of the Method according to the invention added immediately before pouring the melt must become. This is an essential requirement. Would the means of deoxidation of the pouring stream introduced into the melt earlier, there would be the risk of that they would be consumed during the treatment of the melt. The whole process would become uncontrollable as a result, which is also the case if, for example, already larger amounts of deoxidizing agents for the pouring stream during the melt treatment would be added. The pre-deoxidation is a good aid to the invention Procedure. The agents for pre-deoxidation, such as silicon; Phosphorus, boron; lithium and other such active substances are stirred into the melt or in another 4 introduced in a known manner.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Siliciumanteil in der hochkupferhaltigen Schmelze so hoch bemessen sein, daß er die Vordesoxydation mitübernimmt.In the context of the method according to the invention, the silicon content can be dimensioned so high in the high-copper melt that it prevents pre-deoxidation takes over.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Behandeln von Schmelzen aus hochkupferhaltigen Legierungen, die nach der Desoxydation mit den üblichen Mitteln, wie Phosphor, Silicium, Mangan, Aluminium, Ma- gnesium, Bor oder Lithium, und nach dem Zulegieren der Elemente Silicium und/oder Chrom gegebenenfalls auch noch andere Legierungselemente aufweisen, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß unmittelbar vor dem Vergießen der Schmelze Aluminium oder Magnesium in Mengen von etwa 0,01 bis O;05 4/B zugesetzt wird. 1. A method for treating melts of high-copper alloys, which after the deoxidation by the usual means, such as phosphorus, silicon, manganese, aluminum, ma- gnesium, boron or lithium, and after the alloying elements silicon and / or chromium optionally also have other alloying elements, characterized in that aluminum or magnesium is added in amounts of about 0.01 to 0.05 4 / B immediately before the melt is poured. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Siliciumanteil in der hoch= kupferhaltigen Legierung so hoch bemessen ist, daß er die Vordesoxydation mitüberninimt. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2189198; Zeitschrift »Gießerei«, 49 (1962); SS. 60 bis 70, insbesondere 'S. 63/64.2. The method according to claim 1, characterized in that the silicon content in the high = copper-containing alloy is dimensioned so high that it prevents pre-deoxidation miterninimt. References considered: U.S. Patent No. 2189198; Magazine »Gießerei«, 49 (1962); Pp. 60 to 70, especially 'pp. 63/64.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1533201B1 (en) * 1965-03-15 1972-02-03 Pfizer LAYER COMPOSITE MATERIAL AND METHOD FOR ITS MANUFACTURING
US4055415A (en) * 1975-04-16 1977-10-25 Csepeli Femmu Process for the removal of alloying impurities in a slag-covered copper refining bath

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2189198A (en) * 1938-06-28 1940-02-06 Titanium Alloy Mfg Co Copper-titanium alloy

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